《电机技术应用》课件 1.2.2 变压器的负载运行.pptx

变压器的负载运行

变压器

什么是负载运行

变压器一次侧接在额定频率、额定电压的交流电源上，二次接上负载的运

行状态，称为负载运行。

a

U₂(Z

X

i₂

E₂

↓E₂2σ

A

U₁

X

E,

E₁

电磁关系分析

市2σ

φ

lσ

■■

负载运行时的电磁关系

磁动势磁通电动势

负载时，主磁通由变化后的一次绕组磁势F、二次侧绕组磁势F₂共同作用。

根据主磁通原理：

U₁≈E₁=4.44fN₁Φm

可见：当外电压U₁和频率f一定时，主磁通中在负载时仍基本保持不变。也可以说：负载时的合成磁动势F₁+F₂和空载时的磁动势F。相等。

将②式移项，两边同除以N₁得：

磁动势平衡方程

因此

②

→由负载引起，称一次电流的负载分量

磁动势平衡方程

I₁N₁+I₂N₂=Io

N₁

U₁=-E1+I₁(r₁+jx₁)=-E1+I₁Z₁

Z₁=ri+jx₁原边漏阻抗

副边：

U₂=E₂-I₂(r₂+jx₂)=E₂-I₂Z₂

Z₂=r₂+jx₂副边漏阻抗

考虑到原、副边绕组的电阻压降i₁r₁、i₂r₂,得到一、二次绕组的电压方程式。

原边

01O2

变压器负载时的电路图

Xc

E,

r1

7.

(1)在变压器中存在着磁势平衡和电势平衡两个基本关系，负载变化对一次侧的影响是通过二次侧磁势起作用的。

由等效电路可见：变压器一、二次绕组的电路是独立的，只有磁的联系，没有电的联系，不便于计算，我们应该想办法将一、二次绕组建立联系。

小结

显然，只要想办法将两个绕组的感应电势变为相等即可，也就是将二次绕组匝数变为一次绕组匝数，就可以得出原、副边有联系的统一等效电路。

常采用折算的方法，把两个电路化成一个电路。折算是把二次侧绕组匝数变换

成一次侧绕组的匝数，而不改变一、二次侧绕组的电磁关系。

折算不能影响非折算方的电压、电流，铁芯磁通以及有功和无功功率的大小。

折算的原则：

保持归算前后绕组的磁效应不变(磁势不变)

保持归算前后有功和无功功率不变。

折算

绕组的折算(副边折算到原边)

1)二次侧绕组电流的折算

电流折算原则：保持折算前后绕组的磁效应不变(磁势不变)

2)电动势和电压的归算

根据电势与匝数成正比关系得：

绕组的折算(副边折算到原边)

3)二次侧阻抗的归算

根据二次侧消耗的有功功率不变，得：

I₂²r₂=I²r₂—·r₂=k²r₂

根据二次侧消耗的无功功率不变，得：

根据二次侧传输给负载的功率不变，得：

绕组的折算(副边折算到原边)

结论：

(1)折算前后，二次侧电流变化1/k倍

(1)二次侧电势、电压变化k倍

(2)二次侧电阻、阻抗、负载变化k²倍

E₂=kE₂=E₁U=kU,

变压器带负载T型等效电路

I₀F₁jx₁jx₂r₂

●

I₁

r₁jx₁i

U₁

fi°

E₁rmE2Uz

简化等效电路变压器带负载工形等效电路

I₁=-I₂

Ik

U₁

I

r₂

U₂ZL

十

jxk

U₂ZL

十

变压器带负载等效电路图

r1X₁↓rX2

I₁

十

U₁

jx₂

₁=E₂

0₂{z

十

I₀很小I₁≈I₂

U

1

E₁

十

3xm

7.

i₂

相量图

※设：U,=U,/0°

电感性负载

●

I₀

i₂

电阻性负载

2

U₂

电容性负载

E₁=EjX₂T₂

U₂R₂TZ₂

I₁.

E

u

i₂jx₂I

R₁i₁-E₁

U₁

R₁i

jx₁il

●

I₁

-i₂

相量图

R₂Z

小

i

●

思考与练习

1、运行中的变压器，能否根据其运行的声音来判断运行情况?

答：变压器可以根据运行的声音来判断运行情况。用木棒的一端放在变压器的油箱上，另一端放在耳边仔细听声音，如果是连续的嗡嗡声比平常加重，就要检查电压和油温，若无异状，则多是铁芯松动；当听到吱吱声时，要检查套管表面是否有闪络的现象；当听到噼啪声时，则是内部绝缘击穿现象。

2、变压器绕组绝缘损坏是由哪些原因造成的?

答：(1)线路短路故障。

(2)长期过负荷运行，绝缘严重老化。

(3)绕组绝缘受潮。

(4)绕组接头或分接开关接头接触不良。

(5)雷电波侵入，使绕组过电压。

3、变压器长时间在极限温度下运行有哪些危害?

答：一般变压器的主要绝缘是A级绝缘，规定最高使用温度为105℃,变压器在运行中绕组的温度